R32回收过程中充注量对转子压缩机可燃风险的影响研究

摘要

随着人们环境保护意识的提高，对制冷行业提出了新的更高的要求，其中低ODP与低GWP的制冷剂仍是未来研究的方向。R32制冷剂的ODP为0，GWP为675，而且其热工性能很好，因此是一款比较合适的替代制冷剂。但是由于R32具有微可燃性，因此制约了其推广应用。特别是在制冷剂回收过程中空气侵入R32空调系统会对安全性带来极大的挑战，因此研究空气侵入R32空调系统的安全性至关重要。本课题采用理论分析、实验研究与数值模拟相结合的方法，全面阐述R32回收过程中空气侵入时不同制冷剂充注量与润滑油注入量对转子压缩机内可燃风险的影响。 本课题通过实验研究了R32回收过程中空气侵入时不同制冷剂充注量及润滑油注入量对转子压缩机排气压力的动态影响。实验结果表明： （1）R32回收过程中空气侵入量一定时，制冷剂充注量128g的压缩机排气压力变化趋势与制冷剂充注量384g、640g的压缩机排气压力变化趋势不同。空气侵入量为吸气量10%时，制冷剂充注量128g的排气压力最大，其安全性最差。空气侵入量为吸气量40%与60%时，空气侵入后制冷剂充注量384g的排气压力最大，因此其安全性最差。 （2）R32回收过程中空气侵入量一定时，压缩机排气压力及其上升速率随着制冷剂充注量的增大而增大。 （3）R32回收过程中空气侵入量一定时，滚动转子压缩机排气压力变化趋势大致相同，与润滑油注入量无关。但是转子压缩机的排气压力及上升速率随着润滑油量的增加而增大。由于不同润滑油注入量下压缩机排气压力相差不大，因此润滑油注入量对压缩机的安全性影响不大。 本课题在实验研究的基础上模拟研究了R32回收过程中空气侵入时不同制冷剂充注量对转子压缩机内可燃风险的影响。研究表明： （4）R32回收过程中空气侵入量为压缩机吸气量40%时，不同制冷剂充注量下滚动转子压缩机内部各测点均由潜在危险区（29.3%-100%）进入危险区（14.4%-29.3%）然后进入安全区（0-14.4%）。压缩机内电动机周围存在大面积的可燃区域，因此其电动机存在可燃风险。 （5）R32回收过程中空气侵入量为压缩机吸气量40%时，制冷剂充注量128g的可燃区域随时间变化趋势与制冷剂充注量384g、640g的可燃区域随时间变化趋势不同。在不同制冷剂充注量下，FVT（可燃体积时间）变化大致分为两个阶段：缓慢增加阶段与快速增加阶段。随着制冷剂充注量的增加，进入快速增加阶段的起始时刻越晚。在0s-105s内，制冷剂充注量128g的FVT最大，其可燃风险最大；在105s-120s内，制冷剂充注量384g的FVT最大，其可燃风险最大。在整个制冷剂回收过程中，制冷剂充注量640g时可燃风险相对较小。 （6）R32回收过程中空气侵入量为压缩机吸气量40%时，压缩机内温度随着制冷剂充注量的增大而减小。同一充注量下，压缩机内温度从滚动转子排气口至压缩机排气口逐渐升高。对于压缩机内电机附近温度，与制冷剂充注量128g与384g相比，制冷剂充注量640g时，压缩机内电机附近的温度最低为126.2℃，超过了电机上绝缘体的临界温度，因此电动机周围存在可燃风险。对于压缩机油池附近温度，与制冷剂充注量128g与384g相比，制冷剂充注量128g时压缩机油池附近温度最高为130.8℃，但是未超过PVE油的燃点，因此空气侵入时压缩机油池附近是相对安全的。 本课题通过理论分析、实验研究与数值模拟相结合的研究方法分析了R32回收过程中空气侵入时不同制冷剂充注量与润滑油注入量对转子压缩机内可燃风险的影响，得到了压缩机可燃风险影响规律，为R32转子压缩机回收过程安全维修标准的建立提供了技术依据。

目录

声明

第一章 前 言

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的及意义

1.4 研究内容与方法

1.5创新点

1.6技术路线

第二章 理论基础

2.1 空调制冷系统理论基础

2.2 R32燃烧理论与国际评价标准

2.3 数值计算理论基础

2.3 小结

第三章 影响因素分析

3.1 影响因子的分析及确定

3.2 影响因子的取值范围

3.3 小结

第四章 实验研究

4.1 实验台介绍

4.2 测点布置与实验仪器

4.3 实验方案确定

4.4 实验结果与分析

4.5 小结

第五章 模拟研究

5.1 模型介绍

5.2模型的验证

5.3 模拟工况的确定

5.4 模拟结果与分析

5.5 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢